JP2003046807A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示画面全体における輝度信号の最大値およ
び最小値に応じて補正を行う場合、画面全体ですでに処
理系のダイナミックレンジを使い切っている場合に十分
な補正効果が得られない。 【解決手段】 注目画素近傍エリア輝度検出回路２は、
入力映像輝度信号１のうちの一画素を、入力順に順次注
目画素とし、注目画素の近傍エリアにおける映像輝度信
号の最大値および最小値を、最大値検出回路３および最
小値検出回路４によってそれぞれ検出する。入力映像輝
度信号１の各画素は、こうして検出された最大値および
最小値に応じた特性に基づいて、近傍エリアにおける入
力信号の最大値を処理系のダイナミックレンジの最大値
に変換し、近傍エリアにおける入力信号の最小値を処理
系のダイナミックレンジの最小値に変換するような特性
に基づいて補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置およ
び画像表示方法に関し、より特定的には、入力映像輝度
信号の特徴に応じて動的に階調補正する画像表示装置お
よび画像表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像機器における映像輝度信号の階調補
正および輪郭補正により、高画質化を実現する画像表示
装置がある。従来、この種の画像表示装置は、表示画面
の有効表示期間のほぼ全域をサンプリング窓とし、その
最大値と、最小値と、平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと
称す）との組み合わせから補正テーブルを算出し、同一
フィールドに対しては同一の補正テーブルを元に入力映
像輝度信号の補正を行い、高画質化を実現している。

【０００３】例えば、有効表示期間内の映像輝度信号の
最小値および最大値を、フィールド毎にあるいはフレー
ム毎に検出し、検出した入力信号の最大値を映像信号処
理系のダイナミックレンジの最大値（８ビット処理では
２５５）変に換し、検出した入力信号の最小値を映像信
号処理系のダイナミックレンジの最小値（普通は０）に
変換し、また入力輝度信号の最小値と最大値の間の値に
ついてもすべて線形に内挿補間し、どのような入力信号
に対しても処理系が保有するダイナミックレンジのすべ
てを使いきるように補正する、黒伸張、白伸張という方
式があった。例えば、特開平１０−２４８０２４号公報
に記載の方式がその一例としてあげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方式では、画面全域の情報を基に補正テーブルを算
出するため、補正効果が不十分となる場合があり得る。
例えば、有効表示期間内の大部分を暗いシーンが占めて
いる映画のようなシーンの中に、たった一画素にでも処
理系のダイナミックレンジの最大値（８ビット処理では
２５５）が存在している場合、白方向の伸張による補正
は行われないことになる。また、パソコン信号のように
ダイナミックレンジを上から下まで使い切っている映像
ソースの場合には、白方向も黒方向も全く補正が行われ
ないこととなり、十分な階調表現とコントラスト感のあ
る画質を実現することができないという問題があった。

【０００５】それゆえに、本発明の目的は、映像輝度信
号の階調補正および輪郭補正を行う際に、映像信号の性
質に左右されることなく十分な補正効果が得られ、その
結果、十分な階調表現とコントラスト感のある画質を実
現することのできる画像表示装置および画像表示方法を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、入力映像輝度信号の特徴に応じて動的に階調補
正する画像表示装置であって、入力映像輝度信号の一画
素を順次注目画素とし、この注目画素の近傍エリアにお
ける入力映像輝度信号の特徴を順次検出する注目画素近
傍エリア特徴検出手段と、注目画素近傍エリア特徴検出
手段によって検出された特徴に基づいて注目画素の輝度
レベルを順次補正する補正手段とを備える。

【０００７】上記のように、第１の発明によれば、注目
画素が、それぞれの近傍エリア内の特徴（例えば、最大
輝度、最小輝度、平均輝度、分散値）に応じて補正され
る。したがって、有効表示エリア全体から抽出した特徴
に基づいて補正する場合に比べて、より大きな補正効果
が得られる。また、有効表示エリア全体から抽出した特
徴に基づいて補正したときにあまり補正効果が得られな
いような場合であっても、各々のエリア毎に十分な補正
効果が得られる。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、注目
画素近傍エリア特徴検出手段は、注目画素の近傍エリア
における輝度レベルの最大値および最小値をそれぞれ検
出する最大値検出手段および最小値検出手段を含み、補
正手段は、最大値検出手段によって検出された最大値お
よび最小値検出手段によって検出された最小値に基づい
て、この最大値および最小値を、それぞれ信号処理系の
ダイナミックレンジの最大値および最小値に変換するよ
うな補正特性に基づいて注目画素の輝度レベルを順次補
正することを特徴とする。

【０００９】上記のように、第２の発明によれば、注目
画素が、それぞれの近傍エリア内の輝度信号のＭＡＸ値
およびＭＩＮ値に応じて補正されるため、常に注目画素
の近傍エリア内でダイナミックレンジをすべて使った信
号が出力される。よって、画面全体では処理系のダイナ
ミックレンジを使い切っている場合でも、注目画素近傍
エリア毎に白伸長、黒伸長の階調補正を行うことによ
り、エリア毎にダイナミックレンジを使い切るまでの十
分な階調補正が可能となる。

【００１０】第３の発明は、第２の発明において、補正
手段は、最大値から最小値を減算する第１の減算回路
と、第１の減算回路の出力を分母とし、補正後の輝度の
最大値を分子として除算を行う除算回路と、注目画素の
輝度レベルから最小値を減算する第２の減算回路と、第
２の減算回路の出力と除算回路の出力とを乗算する乗算
回路とを含む。

【００１１】上記のように、第３の発明によれば、補正
手段を容易に実現することができる。

【００１２】第４の発明は、第１の発明において、注目
画素近傍エリア特徴検出手段は、注目画素の近傍エリア
における平均輝度レベルを検出する平均輝度検出手段を
含み、補正手段は、注目画素の輝度レベルと平均輝度検
出手段によって検出された平均輝度との差に応じて、注
目画素の輝度レベルを順次補正することを特徴とする。

【００１３】上記のように、第４の発明によれば、注目
画素近傍エリア毎に平均輝度レベル（ＡＰＬ）と注目画
素との差に基づいて補正を行うことにより、局所的にコ
ントラスト感のある階調補正が可能となる。

【００１４】第５の発明は、第４の発明において、補正
手段は、注目画素の輝度レベルと平均輝度検出手段によ
って検出された平均輝度との差が所定の値よりも小さい
場合には、注目画素の輝度レベルを補正せず、輝度レベ
ルと平均輝度との差が所定の値よりも大きい場合には、
この差に応じて、この平均輝度からより離れた輝度レベ
ルとなるように注目画素の輝度レベルを補正することを
特徴とする。

【００１５】上記のように、第５の発明によれば、ＡＰ
Ｌと注目画素の差が所定値よりも小さい場合には補正を
行わず、所定値よりも大きい場合にはその差に応じて補
正を行うことにより、隣接画素でつながりのある連続し
たシーンでは本来の階調を保ちつつ、隣接画素でつなが
りがなく階調保持の必要の無いシーンではコントラスト
を強調するといった補正が可能となる。

【００１６】第６の発明は、第５の発明において、補正
手段は、注目画素の輝度レベルから平均輝度を減算する
減算回路と、減算回路の出力に基づいてゲイン量を演算
するゲイン量演算回路と、注目画素の輝度レベルとゲイ
ン量演算回路の出力とを乗算する乗算回路とを含む。

【００１７】上記のように、第６の発明によれば、補正
手段を容易に実現することができる。

【００１８】第７の発明は、第１の発明において、注目
画素近傍エリア特徴検出手段は、注目画素の近傍エリア
における輝度レベルの分散値を検出する分散値検出手段
を含み、補正手段は、分散値検出手段によって検出され
た分散値が比較的大きい場合にコントラストを強調する
ように注目画素の輝度レベルを順次補正し、一方、分散
値が比較的小さい場合に階調を維持するように注目画素
の輝度レベルを順次補正することを特徴とする。

【００１９】上記のように、第７の発明によれば、注目
画素近傍エリア毎にエリア内の分散値に応じて局所的に
シーンの連続度合を判断し、その判断結果に基づいて補
正を行うことにより、良好な階調性とハイコントラスト
とを両立した補正を行うことが可能となる。

【００２０】第８の発明は、第７の発明において、注目
画素近傍エリア特徴検出手段は、注目画素の近傍エリア
における平均輝度レベルを検出する平均輝度検出手段を
さらに含み、補正手段は、分散値が所定値よりも大きい
場合に、注目画素の輝度レベルが平均輝度検出手段によ
って検出された平均輝度から離れている程、この平均輝
度からより離れた輝度レベルとなるように注目画素の輝
度レベルを順次補正することを特徴とする。

【００２１】上記のように、第８の発明によれば、局所
的なＡＰＬを基準に補正することにより、局所的にコン
トラスト感のある階調補正が可能となる。

【００２２】第９の発明は、第８の発明において、補正
手段は、分散値および平均輝度に基づいてゲイン量を演
算するゲイン量演算回路と、注目画素の輝度レベルとゲ
イン量演算回路の出力とを乗算する乗算回路とを含む。

【００２３】上記のように、第９の発明によれば、補正
手段を容易に実現することができる。

【００２４】第１０の発明は、入力映像輝度信号の特徴
に応じて動的に階調補正する画像表示方法であって、入
力映像輝度信号の一画素を順次注目画素とし、この注目
画素の近傍エリアにおける入力映像輝度信号の特徴を順
次検出する注目画素近傍エリア特徴検出ステップと、注
目画素近傍エリア特徴検出ステップによって検出された
特徴に基づいて注目画素の輝度レベルを順次補正する補
正ステップとを備える。

【００２５】上記のように、第１０の発明によれば、注
目画素が、それぞれの近傍エリア内の特徴（例えば、最
大輝度、最小輝度、平均輝度、分散値）に応じて補正さ
れる。したがって、有効表示エリア全体から抽出した特
徴に基づいて補正する場合に比べて、より大きな補正効
果が得られる。また、有効表示エリア全体から抽出した
特徴に基づいて補正したときにあまり補正効果が得られ
ないような場合であっても、各々のエリア毎に十分な補
正効果が得られる。

【００２６】第１１の発明は、第１０の発明において、
注目画素近傍エリア特徴検出ステップは、注目画素の近
傍エリアにおける輝度レベルの最大値および最小値をそ
れぞれ検出する最大値検出ステップおよび最小値検出ス
テップを含み、補正ステップは、最大値検出ステップに
よって検出された最大値および最小値検出ステップによ
って検出された最小値に基づいて、この最大値および最
小値を、それぞれ信号処理系のダイナミックレンジの最
大値および最小値に変換するような補正特性に基づいて
注目画素の輝度レベルを順次補正することを特徴とす
る。

【００２７】上記のように、第１１の発明によれば、注
目画素が、それぞれの近傍エリア内の輝度信号のＭＡＸ
値およびＭＩＮ値に応じて補正されるため、常に注目画
素の近傍エリア内でダイナミックレンジをすべて使った
信号が出力される。よって、画面全体では処理系のダイ
ナミックレンジを使い切っている場合でも、注目画素近
傍エリア毎に白伸長、黒伸長の階調補正を行うことによ
り、エリア毎にダイナミックレンジを使い切るまでの十
分な階調補正が可能となる。

【００２８】第１２の発明は、第１１の発明において、
補正ステップは、最大値から最小値を減算する第１の減
算ステップと、第１の減算ステップによる演算結果を分
母とし、補正後の輝度の最大値を分子として除算を行う
除算ステップと、注目画素の輝度レベルから最小値を減
算する第２の減算ステップと、第２の減算ステップによ
る演算結果と除算ステップによる演算結果とを乗算する
乗算ステップとを含む。

【００２９】上記のように、第１２の発明によれば、補
正ステップを容易に実現することができる。

【００３０】第１３の発明は、第１０の発明において、
注目画素近傍エリア特徴検出ステップは、注目画素の近
傍エリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度検
出ステップを含み、補正ステップは、注目画素の輝度レ
ベルと平均輝度検出ステップによって検出された平均輝
度との差に応じて、注目画素の輝度レベルを順次補正す
ることを特徴とする。

【００３１】上記のように、第１３の発明によれば、注
目画素近傍エリア毎に平均輝度レベル（ＡＰＬ）と注目
画素との差に基づいて補正を行うことにより、局所的に
コントラスト感のある階調補正が可能となる。

【００３２】第１４の発明は、第１３の発明において、
補正ステップは、注目画素の輝度レベルと平均輝度検出
ステップによって検出された平均輝度との差が所定の値
よりも小さい場合には、注目画素の輝度レベルを補正せ
ず、輝度レベルと平均輝度との差が所定の値よりも大き
い場合には、この差に応じて、この平均輝度からより離
れた輝度レベルとなるように注目画素の輝度レベルを補
正することを特徴とする。

【００３３】上記のように、第１４の発明によれば、Ａ
ＰＬと注目画素の差が所定値よりも小さい場合には補正
を行わず、所定値よりも大きい場合にはその差に応じて
補正を行うことにより、隣接画素でつながりのある連続
したシーンでは本来の階調を保ちつつ、隣接画素でつな
がりがなく階調保持の必要の無いシーンではコントラス
トを強調するといった補正が可能となる。

【００３４】第１５の発明は、第１４の発明において、
補正ステップは、注目画素の輝度レベルから平均輝度を
減算する減算ステップと、減算ステップによる演算結果
に基づいてゲイン量を演算するゲイン量演算ステップ
と、注目画素の輝度レベルとゲイン量演算ステップによ
る演算結果とを乗算する乗算ステップとを含む。

【００３５】上記のように、第１５の発明によれば、補
正ステップを容易に実現することができる。

【００３６】第１６の発明は、第１０の発明において、
注目画素近傍エリア特徴検出ステップは、注目画素の近
傍エリアにおける輝度レベルの分散値を検出する分散値
検出ステップを含み、補正ステップは、分散値検出ステ
ップによって検出された分散値が所定の値より大きい場
合にはコントラストを強調するように注目画素の輝度レ
ベルを順次補正し、一方、分散値が所定の値より小さい
場合には階調を維持するように注目画素の輝度レベルを
順次補正することを特徴とする。

【００３７】上記のように、第１６の発明によれば、注
目画素近傍エリア毎にエリア内の分散値に応じて局所的
にシーンの連続度合を判断し、その判断結果に基づいて
補正を行うことにより、良好な階調性とハイコントラス
トとを両立した補正を行うことが可能となる。

【００３８】第１７の発明は、第１６の発明において、
注目画素近傍エリア特徴検出ステップは、注目画素の近
傍エリアにおける平均輝度レベルを検出する平均輝度検
出ステップをさらに含み、補正ステップは、分散値が所
定値よりも大きい場合に、注目画素の輝度レベルが平均
輝度検出ステップによって検出された平均輝度から離れ
ている程、この平均輝度からより離れた輝度レベルとな
るように注目画素の輝度レベルを順次補正することを特
徴とする。

【００３９】上記のように、第１７の発明によれば、局
所的なＡＰＬを基準に補正することにより、局所的にコ
ントラスト感のある階調補正が可能となる。

【００４０】第１８の発明は、第１７の発明において、
補正ステップは、分散値および平均輝度に基づいてゲイ
ン量を演算するゲイン量演算ステップと、注目画素の輝
度レベルとゲイン量演算ステップによる演算結果とを乗
算する乗算ステップとを含む。

【００４１】上記のように、第１８の発明によれば、補
正ステップを容易に実現することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
種々の実施形態について説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１
において、画像表示装置は、注目画素近傍エリア輝度検
出回路２と、第１の減算回路５と、第２の減算回路６
と、除算回路７と、乗算回路８とを備える。注目画素近
傍エリア輝度検出回路２は、最大値検出回路３と最小値
検出回路４とを含む。画像表示装置には入力映像輝度信
号１が入力され、画像表示装置は、入力映像輝度信号１
を補正して出力映像輝度信号９を出力する。以下、画像
表示装置の動作について説明する。

【００４３】入力映像輝度信号１は、注目画素近傍エリ
ア輝度検出回路２に入力される。注目画素近傍エリア輝
度検出回路２は、入力映像輝度信号１のうちの一画素
を、入力順に順次、注目画素とし（例えば、表示画面の
左上から右下の画素まで順次注目画素とし）、この注目
画素の近傍エリアにおける映像輝度信号の最大値および
最小値を、最大値検出回路３および最小値検出回路４に
よってそれぞれ検出する。こうして、入力映像輝度信号
１の全ての画素について順番にその近傍エリアにおける
最大値および最小値を検出する。

【００４４】近傍エリアすなわち検出エリアの大きさ
は、入力信号の種類に応じて決定するのが好ましい。一
般にＰＣ信号のような文字情報が多いソースである場合
には狭くとるのがよく、例えば、注目画素を中心として
水平３画素×垂直３ラインのエリアとする。一方、ビデ
オ信号のような自然画である場合には広くとるのがよ
く、例えば、注目画素を中心として水平５画素×垂直５
ラインのエリアとする。

【００４５】検出するレートは、フィールド毎でも良い
し、さらに間引いても良い。必要であれば、検出した値
に適当なフィルターをかけても良い。近傍エリア内の最
大値および最小値を検出する際、垂直方向の検出ライン
が少なければラインメモリを用いてもよいし、検出ライ
ンが多ければフレームメモリを用いてもよい。

【００４６】こうして検出された注目画素近傍エリア内
の最大値ＭＡＸは、第１の減算回路５に入力される。一
方、同様に検出された最小値ＭＩＮは、第１の減算回路
５および第２の減算回路６に入力される。第１の減算回
路５は、最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮに基づいて
（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出する。除算回路７は、第１の
減算回路による演算結果（ＭＡＸ−ＭＩＮ）と補正後の
輝度信号の最大値ＭＡＸ’とに基づいて、ＭＡＸ’／
（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出する。第２の減算回路６は、
最小値ＭＩＮおよび入力映像輝度信号１（Ｌとする）に
基づいて（Ｌ−ＭＩＮ）を算出する。除算回路７および
第２の減算回路６の出力はともに乗算回路８に入力さ
れ、乗算回路８は、これらの出力に基づいて、ＭＡＸ’
／（ＭＡＸ−ＭＩＮ）×（Ｌ−ＭＩＮ）の演算を行う。
この乗算回路８の演算結果が出力映像輝度信号９として
出力される。

【００４７】なお、前述のように最大値検出回路３およ
び最小値検出回路４の出力にフィルタを挿入してもよい
し、同様に、各演算回路の間や乗算回路８の出力にフィ
ルタを挿入しても良い。

【００４８】図２を参照して、これら入出力の関係を説
明する。入力映像輝度信号１の各画素は、その近傍エリ
アにおける入力信号の最大値ＭＡＸおよび最小値ＭＩＮ
に応じた特性に基づいて補正される。この特性を図２に
補正後特性として示す。図２に示すように、各画素は、
近傍エリアにおける入力信号の最大値ＭＡＸを処理系の
ダイナミックレンジの最大値ＭＡＸ’（８ＢＩＴ処理で
は２５５に相当）に変換し、近傍エリアにおける入力信
号の最小値ＭＩＮを処理系のダイナミックレンジの最小
値ＭＩＮ’（通常は０）に変換し、最大値ＭＡＸおよび
最小値ＭＩＮの間の値については、最大値ＭＡＸ’から
最小値ＭＩＮ’の間に写像するような特性に基づいて補
正される。

【００４９】以上のように、有効表示期間内の入力映像
輝度信号を入力の順に各々注目画素とし、注目画素が、
それぞれの近傍エリア内の輝度信号のＭＡＸ値およびＭ
ＩＮ値に応じて補正がなされるため、常に注目画素の近
傍エリア内でダイナミックレンジをすべて使った信号が
出力される。画面全体で検出したＭＡＸ値およびＭＩＮ
値を用いて同様の補正を行うと、入力映像輝度信号がダ
イナミックレンジを使い切っている場合には補正効果は
無い。しかしながら、たとえそのような場合であって
も、注目画素近傍のエリア内ではダイナミックレンジを
使い切っておらず補正の余地がある。本実施形態では、
局所的な情報に基づいて補正を行うため、各々のエリア
毎に十分な階調を持った画像を出力することが可能とな
る。

【００５０】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図
である。図３において、画像表示装置は、注目画素近傍
エリア輝度検出回路１０と、減算回路１２と、ゲイン量
演算回路１３と、乗算回路１４とを備える。注目画素近
傍エリア輝度検出回路１０は、平均輝度検出回路１１を
含む。画像表示装置には入力映像輝度信号１が入力さ
れ、画像表示装置は、入力映像輝度信号１を補正して出
力映像輝度信号９を出力する。以下、画像表示装置の動
作について説明する。

【００５１】入力映像輝度信号１は、注目画素近傍エリ
ア輝度検出回路１０に入力される。注目画素近傍エリア
輝度検出回路１０は、入力映像輝度信号１のうちの一画
素を、入力順に順次、注目画素とし、この注目画素の近
傍エリアにおける映像輝度信号の平均輝度レベルを、平
均輝度検出回路１１によって検出する。こうして入力映
像輝度信号１の全ての画素について順番にその近傍エリ
アにおける平均輝度レベルを検出する。

【００５２】近傍エリアすなわち検出エリアの大きさ
は、入力信号の種類に応じて決定するのが好ましい。一
般にＰＣ信号のような文字情報が多いソースである場合
には狭くとるのがよく、例えば、注目画素を中心として
水平３画素×垂直３ラインのエリアとする。一方、ビデ
オ信号のような自然画である場合には広くとるのがよ
く、例えば、注目画素を中心として水平５画素×垂直５
ラインのエリアとする。

【００５３】検出するレートは、フィールド毎でも良い
し、さらに間引いても良い。必要であれば、検出した値
に適当なフィルターをかけても良い。検出エリア内の平
均輝度レベルを検出する際、垂直方向の検出ラインが少
なければラインメモリを用いてもよいし、検出ラインが
多ければフレームメモリを用いてもよい。

【００５４】こうして検出された注目画素近傍エリア内
の平均輝度レベルは、減算回路１２に入力される。減算
回路１２は、この平均輝度レベル（ＡＰＬとする）と、
入力映像輝度信号１（Ｌとする）との差分（Ｌ−ＡＰ
Ｌ）をとる。ゲイン量演算回路１３は、この減算回路１
２の出力に基づいて、入力映像輝度信号１に対する補正
ゲイン量を演算する。この補正ゲイン量の演算の一例
を、図４を用いて説明する。

【００５５】平均輝度検出回路１１の出力信号をＡＰ
Ｌ、入力映像輝度信号１をＬ、出力映像輝度信号をＬ’
とすると、ゲイン量演算回路１３の入力（Ｌ−ＡＰＬ）
と出力Ｌ’／Ｌの関係は、図４に示す関係となる。注目
画素の近傍エリア内のＡＰＬに比べ注目画素の輝度レベ
ルが十分大きな場合、大きくなる程注目画素は近傍エリ
ア内の他画素との輝度差が十分あるということになる。
そのような場合、連続したシーンであるため階調が必要
であるというのではなく、不連続であるため輝度を十分
持ち上げてコントラストを出す方が良いという判断か
ら、ゲインアップの補正を行う。同様に、ＡＰＬに比べ
入力輝度信号レベルが十分小さい場合もコントラスを出
す方が良いという判断から、ゲインダウンの補正を行
う。一方、注目画素の輝度レベルと近傍エリア内のＡＰ
Ｌが近い場合、上記の判断とは逆に、コントラストを出
すよりは階調を保つべきという判断から、ゲイン１を保
ち、補正を行わない。

【００５６】このように、注目画素近傍エリア内に注目
画素と輝度の近い画素が多数存在する場合、注目画素の
輝度と近傍エリアのＡＰＬとが近くなり、階調が必要と
判断され階調の伸長は抑制される。一方、注目画素の輝
度と近傍エリアのＡＰＬとの差が十分大きい場合は、注
目画素と周辺画素が不連続であり、階調を保つよりもむ
しろコントラスト感をアップさせるよう、注目画素の輝
度を伸長して白または黒に近づける補正を行う。

【００５７】上記のようにして算出されたゲイン量は、
乗算回路１４によって入力映像輝度信号１と乗算され、
出力映像輝度信号９として出力される。

【００５８】以上のように、本実施形態によれば、上記
のような補正を行うことにより、隣接画素でつながりの
ある連続したシーンでは本来の階調を保ち、また隣接画
素でつながりがなく階調保持の必要の無いシーンでは、
近傍画素に比べて白方向、黒方向に離れた輝度レベルの
画素をそれぞれさらに白、黒に近づける補正を行うこと
により、コントラストの改善を実現できる。

【００５９】なお、本実施形態において、ゲイン量を演
算するための特性を、図４に示す特性としたが、これに
限らない。例えば、図４に示す特性では、Ｌ−ＡＰＬ＝
０近傍においてＬ／Ｌ’が１である範囲を十分広く設定
しているが、Ｌ−ＡＰＬ＝０の一点のみでゲイン１とな
り、Ｌ−ＡＰＬ＝０の前後ですぐに立ち上がって、また
は立ち下がって１以外のゲインを持つようにしても良
い。また例えば、図４に示す特性は線形的なものである
が、二次関数等、他のカーブを用いても良い。また、ゲ
イン量の上限値および下限値もそれぞれ２および０に限
らない。

【００６０】（第３の実施形態）図５は、本発明の第３
の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図
である。図５において、画像表示装置は、注目画素近傍
エリア輝度検出回路１５と、ゲイン量演算回路１７と、
乗算回路１４とを備える。注目画素近傍エリア輝度検出
回路１５は、平均輝度検出回路１１と、分散値検出回路
１６とを含む。画像表示装置には入力映像輝度信号１が
入力され、画像表示装置は、入力映像輝度信号１を補正
して出力映像輝度信号９を出力する。なお、図５におい
て、図３に示す構成と同一の構成については、同一の参
照符号を付し、説明を省略する。以下、画像表示装置の
動作について説明する。

【００６１】入力映像輝度信号１は、注目画素近傍エリ
ア輝度検出回路１５に入力される。注目画素近傍エリア
輝度検出回路１５は、入力映像輝度信号１のうちの一画
素を、入力順に順次、注目画素とし、この注目画素の近
傍エリアにおける平均輝度レベルおよび輝度レベルの分
散値を、平均輝度検出回路１１および分散値検出回路１
６によってそれぞれ検出する。

【００６２】近傍エリアすなわち検出エリアの大きさ
は、入力信号の種類に応じて決定するのが好ましい。一
般にＰＣ信号のような文字情報が多いソースである場合
には狭くとるのがよく、例えば、注目画素を中心として
水平３画素×垂直３ラインのエリアとする。一方、ビデ
オ信号のような自然画である場合には広くとるのがよ
く、例えば、注目画素を中心として水平５画素×垂直５
ラインのエリアとする。

【００６３】検出するレートは、フレーム毎でも良い
し、さらに間引いても良い。必要であれば、検出した値
に適当なフィルターをかけても良い。検出エリア内の平
均輝度レベルおよび分散値を検出する際、垂直方向の検
出ラインが少なければラインメモリを用いてもよいし、
検出ラインが多ければフレームメモリを用いてもよい。

【００６４】こうして検出された注目画素近傍エリア内
の平均輝度レベルおよび分散値は、ゲイン量演算回路１
７に入力される。ゲイン量演算回路１７は、これら平均
輝度レベルおよび分散値に基づいて、入力映像輝度信号
１に対する補正ゲイン量を演算する。この補正ゲイン量
の演算の一例を、図６を用いて説明する。

【００６５】ゲイン量演算回路１７は、平均輝度レベル
および分散値に基づいて、図６に示すテーブルにより補
正ゲイン量を算出する。平均輝度検出回路１１の出力信
号をＡＰＬ、入力映像輝度信号１をＬとすると、分散値
検出回路１６の出力信号とゲイン量演算回路１７の出力
信号との関係は、図６に示すようになる。分散値検出回
路１６の出力すなわち分散値がＢ１以下の時、注目画素
の近傍エリアには輝度レベルが互いに近接した画素が集
まっていることを示しており、この場合、隣接画素間で
連続したシーンが存在すると判断されるため、現状の階
調を保持するため、ゲイン量演算回路１７の出力は１と
する。一方、分散値がＢ１以上の時、注目画素の近傍エ
リアには輝度レベルが互いに離れた画素が集まっている
ことを示しており、この場合、隣接画素間で不連続なシ
ーンが存在すると判断されるため、現状の階調を維持す
るよりも、むしろコントラストを高める方が画質の面で
好ましい。そこで、ゲイン量演算回路１７の出力は、分
散値の増加に応じて１から０あるいは２になるように一
次関数的に変化させる。Ｌ＞ＡＰＬの時は、注目画素が
近傍エリアより明るいと判断し、ゲイン量演算回路１７
の出力を１〜２の間で出力し、一方、Ｌ＜ＡＰＬの時
は、注目画素が近傍エリアより暗いと判断し、ゲイン量
演算回路１７の出力を１〜０の間で出力する。分岐点Ｂ
１は、様々なシーンを見ながら最適に選択するべきであ
る。

【００６６】なお、本実施形態では、分散値がＢ１以上
である時のゲイン量演算回路１７の出力を一次関数的に
変化させたが、様々な画像を見ながら最適なカーブを選
択するべきである。

【００６７】上記のようにして算出されたゲイン量は、
乗算回路１４によって入力映像輝度信号１と乗算され、
出力映像輝度信号９として出力される。

【００６８】以上のように、本実施形態によれば、上記
のような補正を行うことにより、隣接画素でつながりの
ある連続したシーンでは本来の階調を保ち、また隣接画
素でつながりがなく階調保持の必要の無いシーンでは、
近傍画素に比べて白方向、黒方向に離れた輝度レベルの
画素をそれぞれさらに白、黒に近づける補正を行うこと
によりコントラストの改善を行うことによって、良好な
階調性とハイコントラストとを両立することができる。

【００６９】なお、本実施形態において、ゲイン量を演
算するための特性を、図６に示す特性としたが、これに
限らない。例えば、図６に示す特性では、分散値がＢ１
以上である時のゲイン量演算回路１７の出力を一次関数
的に変化させたが、二次関数等、他のカーブを用いても
良く、様々な画像を見ながら最適なカーブを選択するべ
きである。また、ゲイン量の上限値および下限値もそれ
ぞれ２および０に限らない。

【００７０】なお、液晶やＤＬＰといったライトバルブ
方式の表示装置は、ＣＲＴ方式と比較し、漏れ光による
黒浮きのためコントラスト不足が問題となるため、以上
で説明した種々の実施形態は、ライトバルブ方式の表示
装置に対して特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施形態における輝度補正時の補正特性
を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図４】第２の実施形態におけるゲイン量演算回路１３
の入出力の関係を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図６】第３の実施形態におけるゲイン量演算回路１７
の入出力の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…入力映像輝度信号 ２…注目画素近傍エリア輝度検出回路 ３…最大値検出回路 ４…最小値検出回路 ５…第１の減算回路 ６…第２の減算回路 ７…除算回路 ８…乗算回路 ９…出力映像輝度信号 １０…注目画素近傍エリア輝度検出回路 １１…平均輝度検出回路 １２…減算回路 １３…ゲイン量演算回路 １４…乗算回路 １５…注目画素近傍エリア輝度検出回路 １６…分散値検出回路 １７…ゲイン量演算回路

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像輝度信号の特徴に応じて動的に
   階調補正する画像表示装置であって、 前記入力映像輝度信号の一画素を順次注目画素とし、当
   該注目画素の近傍エリアにおける前記入力映像輝度信号
   の特徴を順次検出する注目画素近傍エリア特徴検出手段
   と、 前記前記注目画素近傍エリア特徴検出手段によって検出
   された特徴に基づいて前記注目画素の輝度レベルを順次
   補正する補正手段とを備える、画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記注目画素近傍エリア特徴検出手段
   は、前記注目画素の近傍エリアにおける輝度レベルの最
   大値および最小値をそれぞれ検出する最大値検出手段お
   よび最小値検出手段を含み、 前記補正手段は、前記最大値検出手段によって検出され
   た最大値および前記最小値検出手段によって検出された
   最小値に基づいて、当該最大値および最小値を、それぞ
   れ信号処理系のダイナミックレンジの最大値および最小
   値に変換するような補正特性に基づいて前記注目画素の
   輝度レベルを順次補正することを特徴とする、請求項１
   に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、 前記最大値から前記最小値を減算する第１の減算回路
   と、 前記第１の減算回路の出力を分母とし、補正後の輝度の
   最大値を分子として除算を行う除算回路と、 前記注目画素の輝度レベルから前記最小値を減算する第
   ２の減算回路と、 前記第２の減算回路の出力と前記除算回路の出力とを乗
   算する乗算回路とを含む、請求項２に記載の画像表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記注目画素近傍エリア特徴検出手段
   は、前記注目画素の近傍エリアにおける平均輝度レベル
   を検出する平均輝度検出手段を含み、 前記補正手段は、前記注目画素の輝度レベルと前記平均
   輝度検出手段によって検出された平均輝度との差に応じ
   て、前記注目画素の輝度レベルを順次補正することを特
   徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記補正手段は、前記注目画素の輝度レ
   ベルと前記平均輝度検出手段によって検出された平均輝
   度との差が所定の値よりも小さい場合には、前記注目画
   素の輝度レベルを補正せず、前記輝度レベルと前記平均
   輝度との差が前記所定の値よりも大きい場合には、当該
   差に応じて、当該平均輝度からより離れた輝度レベルと
   なるように前記注目画素の輝度レベルを補正することを
   特徴とする、請求項４に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記補正手段は、 前記注目画素の輝度レベルから前記平均輝度を減算する
   減算回路と、 前記減算回路の出力に基づいてゲイン量を演算するゲイ
   ン量演算回路と、 前記注目画素の輝度レベルと前記ゲイン量演算回路の出
   力とを乗算する乗算回路とを含む、請求項５に記載の画
   像表示装置。
7. 【請求項７】 前記注目画素近傍エリア特徴検出手段
   は、前記注目画素の近傍エリアにおける輝度レベルの分
   散値を検出する分散値検出手段を含み、 前記補正手段は、前記分散値検出手段によって検出され
   た分散値が所定の値より大きい場合にはコントラストを
   強調するように前記注目画素の輝度レベルを順次補正
   し、一方、前記分散値が前記所定の値より小さい場合に
   は階調を維持するように前記注目画素の輝度レベルを順
   次補正することを特徴とする、請求項１に記載の画像表
   示装置。
8. 【請求項８】 前記注目画素近傍エリア特徴検出手段
   は、前記注目画素の近傍エリアにおける平均輝度レベル
   を検出する平均輝度検出手段をさらに含み、 前記補正手段は、前記分散値が所定値よりも大きい場合
   に、前記注目画素の輝度レベルが前記平均輝度検出手段
   によって検出された平均輝度から離れている程、当該平
   均輝度からより離れた輝度レベルとなるように前記注目
   画素の輝度レベルを順次補正することを特徴とする、請
   求項７に記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記補正手段は、 前記分散値および前記平均輝度に基づいてゲイン量を演
   算するゲイン量演算回路と、 前記注目画素の輝度レベルと前記ゲイン量演算回路の出
   力とを乗算する乗算回路とを含む、請求項８に記載の画
   像表示装置。
10. 【請求項１０】 入力映像輝度信号の特徴に応じて動的
    に階調補正する画像表示方法であって、 前記入力映像輝度信号の一画素を順次注目画素とし、当
    該注目画素の近傍エリアにおける前記入力映像輝度信号
    の特徴を順次検出する注目画素近傍エリア特徴検出ステ
    ップと、 前記前記注目画素近傍エリア特徴検出ステップによって
    検出された特徴に基づいて前記注目画素の輝度レベルを
    順次補正する補正ステップとを備える、画像表示方法。
11. 【請求項１１】 前記注目画素近傍エリア特徴検出ステ
    ップは、前記注目画素の近傍エリアにおける輝度レベル
    の最大値および最小値をそれぞれ検出する最大値検出ス
    テップおよび最小値検出ステップを含み、 前記補正ステップは、前記最大値検出ステップによって
    検出された最大値および前記最小値検出ステップによっ
    て検出された最小値に基づいて、当該最大値および最小
    値を、それぞれ信号処理系のダイナミックレンジの最大
    値および最小値に変換するような補正特性に基づいて前
    記注目画素の輝度レベルを順次補正することを特徴とす
    る、請求項１０に記載の画像表示方法。
12. 【請求項１２】 前記補正ステップは、 前記最大値から前記最小値を減算する第１の減算ステッ
    プと、 前記第１の減算ステップによる演算結果を分母とし、補
    正後の輝度の最大値を分子として除算を行う除算ステッ
    プと、 前記注目画素の輝度レベルから前記最小値を減算する第
    ２の減算ステップと、 前記第２の減算ステップによる演算結果と前記除算ステ
    ップによる演算結果とを乗算する乗算ステップとを含
    む、請求項１１に記載の画像表示方法。
13. 【請求項１３】 前記注目画素近傍エリア特徴検出ステ
    ップは、前記注目画素の近傍エリアにおける平均輝度レ
    ベルを検出する平均輝度検出ステップを含み、 前記補正ステップは、前記注目画素の輝度レベルと前記
    平均輝度検出ステップによって検出された平均輝度との
    差に応じて、前記注目画素の輝度レベルを順次補正する
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の画像表示方法。
14. 【請求項１４】 前記補正ステップは、前記注目画素の
    輝度レベルと前記平均輝度検出ステップによって検出さ
    れた平均輝度との差が所定の値よりも小さい場合には、
    前記注目画素の輝度レベルを補正せず、前記輝度レベル
    と前記平均輝度との差が前記所定の値よりも大きい場合
    には、当該差に応じて、当該平均輝度からより離れた輝
    度レベルとなるように前記注目画素の輝度レベルを補正
    することを特徴とする、請求項１３に記載の画像表示方
    法。
15. 【請求項１５】 前記補正ステップは、 前記注目画素の輝度レベルから前記平均輝度を減算する
    減算ステップと、 前記減算ステップによる演算結果に基づいてゲイン量を
    演算するゲイン量演算ステップと、 前記注目画素の輝度レベルと前記ゲイン量演算ステップ
    による演算結果とを乗算する乗算ステップとを含む、請
    求項１４に記載の画像表示方法。
16. 【請求項１６】 前記注目画素近傍エリア特徴検出ステ
    ップは、前記注目画素の近傍エリアにおける輝度レベル
    の分散値を検出する分散値検出ステップを含み、 前記補正ステップは、前記分散値検出ステップによって
    検出された分散値が所定の値より大きい場合にはコント
    ラストを強調するように前記注目画素の輝度レベルを順
    次補正し、一方、前記分散値が前記所定の値より小さい
    場合には階調を維持するように前記注目画素の輝度レベ
    ルを順次補正することを特徴とする、請求項１０に記載
    の画像表示方法。
17. 【請求項１７】 前記注目画素近傍エリア特徴検出ステ
    ップは、前記注目画素の近傍エリアにおける平均輝度レ
    ベルを検出する平均輝度検出ステップをさらに含み、 前記補正ステップは、前記分散値が所定値よりも大きい
    場合に、前記注目画素の輝度レベルが前記平均輝度検出
    ステップによって検出された平均輝度から離れている
    程、当該平均輝度からより離れた輝度レベルとなるよう
    に前記注目画素の輝度レベルを順次補正することを特徴
    とする、請求項１６に記載の画像表示方法。
18. 【請求項１８】 前記補正ステップは、 前記分散値および前記平均輝度に基づいてゲイン量を演
    算するゲイン量演算ステップと、 前記注目画素の輝度レベルと前記ゲイン量演算ステップ
    による演算結果とを乗算する乗算ステップとを含む、請
    求項１７に記載の画像表示方法。